Люминофор нового поколения даст возможность создавать беспрецедентно-мощные осветительные устройства для исследователей морских глубин и космоса, спасателей, специалистов в области высокотехнологичной медицины, рассказали в пресс-службе вуза.
Разработкой занималась команда научно-образовательного центра ДВФУ "Передовые керамические материалы", которая усовершенствовала базовый принцип работы белых светодиодов. Устройство состоит из двух основных компонентов: синего светоизлучающего диода и так называемого фотолюминофора. Это покрытие, прилегающее к диоду, свечение которого возникает при частичном преобразовании синего света. Излучение диода и люминофора, смешиваясь, дают белый свет.
- Большинство люминофор-конвертеров в коммерческих белых светодиодах изготавливают путем нанесения слоя люминофора на основе порошка алюмоиттриевого граната, допированного церием, на фиксирующую кремний-органическую смолу. Технические характеристики светодиодов такого типа удовлетворяют большую часть нужд потребителей в повседневной жизни, но у них есть недостатки: слой люминофора неоднороден, его теплопроводность низкая, что приводит к "выгоранию" в процессе эксплуатации, - - рассказал руководитель центра, кандидат технических наук Денис Косьянов.
По его словам, для решения широкого спектра вопросов и задач современной фотоники требуется создание не только энергоэффективных, но и высокомощных сверхъярких белых светодиодов. Поэтому и возникла необходимость в создании новой формы люминофора, который обладал бы как высокими показателями светоотдачи и однородности цвета, так и теплопроводности и термической стойкости,
Работа длилась три года, и за то время были разработаны несколько новых способов изготовления люминофоров, но самым перспективным вариантом оказались оптические керамики. Но ученым нужно было понять не только это, но и найти оптимальный способ их изготовления, научиться управлять параметрами микроструктуры материала и предложить пути дополнительного повышения его термофизических свойств.
- Поиски привели нас к созданию керамического бифазного композита на основе функциональной и термически-стабильной фаз. В роли второго компонента была выбрана фаза оксида алюминия. Был достигнут рост теплопроводности материала еще на 50 процентов. Кроме того, изменение частицами оксида алюминия распространения света в композитной люминофоре положительно отразилось на светоотдаче и однородности цвета, - добавил Косьянов.
В производственном процессе ученые используют так называемое реакционное искровое плазменное спекание: оно позволяет получать материалы при более низкой температуре, при этом продолжительность цикла спекания сократилась в 15 раз.
Сейчас в ДВФУ заняты производством серий опытных образцов и макетов.
Работы шли в рамках гранта Российского научного фонда. Помогали дальневосточным ученым коллеги из Шанхайского института керамики.